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上海交大设计出无粘合剂夹层结构薄膜 可作为高容量阳极

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时间:1900/1/1 0:00:00

盖世汽车讯铝硫电池是一种能量密度高、原料廉价的设备,作为替代储能系统潜力巨大。理论上铝硫电池系统的能量密度可以达到1340 Wh·kg-1。但硫是一种转化阳极材料,在充放电过程中会产生一系列多硫化物和硫化物。但多硫化物容易失去与主体的电接触,向电解液或铝阳极扩散,产生穿梭效应,使电池容量低,效率低,容量衰减快。因此,电池需要新的电极材料和结构设计策略来解决这些问题。

discovery

图片来源:中国科学杂志

据报道,上海交通大学的研究人员设计了一种新的无粘合剂S@Ti3C2TX三明治结构薄膜,该薄膜具有均匀的硫分散性,可用作高容量阴极。具体优点如下:

新结构由三部分组成。薄膜上下表面覆盖一层薄薄的纯Ti3C2Tx薄膜,中间主要部分由S@Ti3C2Tx复合材料构成。该复合材料由纳米硫在Ti3C2TX溶液中原位可控化学沉积形成,保证了硫的分散。

研究人员郑潇说:“这种材料的特殊之处在于,可以直接在S@Ti3C2Tx复合材料的表面添加保护层,以阻挡多硫化物。这与之前报道的在振膜上使用石墨烯涂层来降低穿梭效应的策略不同。”

一般来说,聚合物粘结剂是一种惰性组分,会增加电极的质量,降低电池的能量密度,并且容易与离子液体发生副反应。该无胶薄膜只需过滤干燥,制备过程中不需要额外的粘合剂、导电剂和有有机溶剂。Ti3C2Tx不仅具有粘合剂的功能,还具有导电剂的功能。

此外,郑潇和王志龙利用密度泛函理论(DFT)计算和预测了多硫化物在Ti3C2Tx上的吸附,发现与常见的石墨烯材料相比,Ti3C2Tx具有显著的优势。随后,研究人员还研究了铝硫电池的合理充放电反应机理。

结果,电极显示出优异的循环性能。初始短期活化后,300mA·h·g-1下的初始可逆容量为489mA·h·g-1。经过280次稳定循环后,容量保持在415mA·h·g-1,平均库仑效率约为95%。盖世汽车讯铝硫电池是一种能量密度高、原料廉价的设备,作为替代储能系统潜力巨大。理论上铝硫电池系统的能量密度可以达到1340 Wh·kg-1。但硫是一种转化阳极材料,在充放电过程中会产生一系列多硫化物和硫化物。但多硫化物容易失去与主体的电接触,向电解液或铝阳极扩散,产生穿梭效应,使电池容量低,效率低,容量衰减快。因此,电池需要新的电极材料和结构设计策略来解决这些问题。

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图片来源:中国科学杂志

据报道,上海交通大学的研究人员设计了一种新的无粘合剂S@Ti3C2TX三明治结构薄膜,该薄膜具有均匀的硫分散性,可用作高容量阴极。具体优点如下:

新结构由三部分组成。薄膜上下表面覆盖一层薄薄的纯Ti3C2Tx薄膜,中间主要部分由S@Ti3C2Tx复合材料构成。该复合材料由纳米硫在Ti3C2TX溶液中原位可控化学沉积形成,保证了硫的分散。

研究人员郑潇说:“这种材料的特殊之处在于,可以直接在S@Ti3C2Tx复合材料的表面添加保护层,以阻挡多硫化物。这与之前报道的在振膜上使用石墨烯涂层来降低穿梭效应的策略不同。”

一般来说,聚合物粘合剂是一种惰性组分,它将提高焊条的质量并降低……电池的能量密度,并且容易与离子液体发生副反应。该无胶薄膜只需过滤干燥,制备过程中不需要额外的粘合剂、导电剂和有有机溶剂。Ti3C2Tx不仅具有粘合剂的功能,还具有导电剂的功能。

此外,郑潇和王志龙利用密度泛函理论(DFT)计算和预测了多硫化物在Ti3C2Tx上的吸附,发现与常见的石墨烯材料相比,Ti3C2Tx具有显著的优势。随后,研究人员还研究了铝硫电池的合理充放电反应机理。

结果,电极显示出优异的循环性能。初始短期活化后,300mA·h·g-1下的初始可逆容量为489mA·h·g-1。经过280次稳定循环后,容量保持在415mA·h·g-1,平均库仑效率约为95%。

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